Adhésion cellulaire

Définition

L'adhésion cellulaire est un processus dynamique qui est particulièrement évident lorsque les cellules non adhésives deviennent rapidement adhésives. Ex. : les leucocytes dans l'inflammation et les plaquettes dans la coagulation du sang.

L'adhérence cellulaire est le phénomène d'une cellule se liant à une surface, à une matrice extracellulaire ou à une autre cellule à l'aide de molécules d'adhésion cellulaire (sélectines, cadhérines, intégrines, immunoglobulines).

Exemple d'adhésion cellulaire tumorale :

Les modifications de l'adhésion cellulaire conduisant à des cellules tumorales métastatiques lors de la transformation d'un épithélium normal en un épithélium malin. Voir les commentaires de l'image en fin de page.

Explications

L'adhésion cellulaire est une fonction cruciale dans la formation des tissus, des organes, du corps et pour afficher les fonctions d'ordre supérieur des organismes vivants. Presque toutes les adhésions cellulaires sont médiées par des molécules de surface cellulaire, appelées récepteurs, et les observations directes et les quantifications de ces récepteurs sont fondamentales pour comprendre les phénomènes d'adhésion cellulaire.

Voir la paxilline pour l'adhérence focale.

⭐ La microscopie à force atomique est un outil utile pour étudier à la fois l'identification de la distribution de récepteurs spécifiques sur une surface cellulaire vivante et la mesure quantitative de la force de l'adhésion intercellulaire.

L'adhésion cellulaire aux matrices extracellulaires implique des liaisons spécifiques entre les protéines membranaires cellulaires et leurs ligands extracellulaires, des interactions moins définies entre les macromolécules s'étendant de la cellule et de la matrice, et des caractéristiques de la matrice telles que la distribution des ligands d'adhésion, la topographie de surface, la charge électrostatique et les conformité. De nombreux aspects du phénotype cellulaire sont altérés par des modifications de la matrice produites par d'autres cellules ou par des facteurs environnementaux.

L'adhésion cellulaire est altérée par des changements dans les propriétés chimiques ou physiques de la matrice et illustre comment les effets dépendants de la matrice sur la fonction cellulaire sont associés au développement normal ou à la pathologie.

Processus

Tout d'abord, l'hydrolyse des molécules d'adhésion cellulaire au moyen d'enzymes extracellulaires a lieu.

Il faut distinguer trois cas d'adhésion cellulaire :

• eucaryotes : les protozoaires eucaryotes sécrètent toutes sortes de molécules d'adhésion. Un exemple de protozoaire pathogène est le parasite du paludisme (plasmodium falciparum),qui se lie aux cellules du foie à l'aide de la molécule d'adhésion circumsporozoïte et aux globules rougesà l'aide d'une autre molécule d'adhésion, la protéine de surface du méozoïte. Les défauts d'adhésion cellulaire sont généralement le résultat d'une sécrétion perturbée de molécules d'adhésion.
• procaryotes : les molécules d'adhésion des procaryotes sont communément appelées adhésines. Les adhérences peuvent survenir sur le pilus,le whiptail ou la surface cellulaire. L'adhésion des bactéries provoque, entre autres, le trope chez les plantes.
• virus : : les virus ont également des molécules d'adhésion pour se lier aux cellules hôtes. Par exemple, le virus de la grippe a une surface recouverte d'hémagglutinine. Cela permet à ce virus de reconnaître l'acide sialique à la surface d'autres molécules. Le VIH a une molécule d'adhésion appelée gp120,qui est un composé avec la protéine CD4 sécrétée par les lymphocytes.

Adhésion cellulaire et mécanismes de signalisation intracellulaire

L'adhésion cellulaire et les événements de signalisation intracellulaire sont associés à un effet stimulateur de certains des matériaux d'orthophosphate alcalin de calcium sur l'ostéogenèse in vitro et in vivo ne sont pas encore entièrement compris. Le développement de cette compréhension a été entravé par l'insuffisance des techniques expérimentales qui pourraient être utilisées.

Récemment, cependant, de nouvelles méthodes de biologie moléculaire ont été appliquées à des problèmes similaires d'ostéogenèse et elles ont été combinées avec des informations générées à l'aide de puissantes techniques d'analyse de surface.

Par conséquent, des expériences ont étudié les mécanismes par lesquels ces nouveaux substituts osseux bioactifs stimulent les voies de signalisation intracellulaires qui régulent la différenciation des ostéoblastes et la survie cellulaire. Cela comprenait l'étude :

1. des transformations de surface médiées par la solution,
2. des événements d'adsorption des protéines sériques,
3. des mécanismes d'adhésion cellulaire médiés par les intégrines,
4. des mécanismes de signalisation intracellulaire.

Liaison de ligand vs. adhésion cellulaire

Comme pour toutes les interactions macromoléculaires non covalentes, les molécules d'adhésion se lient les unes aux autres avec des affinités d'équilibre définies par leurs taux d'association et de dissociation. Cependant, l'efficacité de l'adhésion cellulaire n'est pas simplement fonction des affinités d'équilibre en phase solution des molécules d'adhésion les unes pour les autres.

Les molécules d'adhésion dans les membranes cellulaires et la matrice sont principalement limitées à deux dimensions, et même des interactions moléculaires de faible affinité peuvent stabiliser l'adhésion s'il y a suffisamment de temps pour que des liaisons suffisantes se forment le long du plan de contact cellulaire.

L'efficacité de l'attachement cellulaire et la force d'adhésion qui en résulte reflètent de multiples facteurs qui dictent la probabilité de formation de liaisons entre les molécules d'adhésion sur les surfaces cellulaires ou matricielles. La cinétique de formation et de dissociation des liaisons est particulièrement importante pour certains types d'adhésion cellulaire.

De plus, les interactions entre les molécules d'adhésion cellulaire sont soumises à une force, ce qui affecte la durée de vie des liaisons adhésives. Ceci est particulièrement vrai dans la circulation, où les plaquettes et les leucocytes doivent adhérer rapidement à la paroi des vaisseaux sanguins et résister aux forces appliquées par les contraintes de cisaillement de la paroi du sang circulant.

D'autres facteurs qui affectent la formation de liaisons comprennent le nombre de molécules d'adhésion sur une surface cellulaire ou matricielle, la distance à laquelle le domaine de liaison d'un récepteur d'adhésion dépasse de la membrane cellulaire, la mobilité latérale des récepteurs, la dimérisation des récepteurs et le regroupement des récepteurs sur les microvillosités ou d'autres domaines membranaires.

L'adhésion cellulaire peut être davantage stabilisée par des événements qui interviennent après les interactions initiales des molécules d'adhésion. Par exemple, les domaines cytoplasmiques de nombreuses molécules d'adhésion se lient aux composants du cytosquelette, permettant le regroupement des récepteurs en plaques de surface qui renforcent l'adhésion, favorisant ainsi la propagation ou la migration cellulaire.

Adhésion cellulaire au cours de la tumorigenèse et de la métastase

L'adhésion cellule-cellule détermine la polarité et la fonction physiologique des cellules dans les tissus. Sur chaque cellule, les molécules d'adhésion facilitent les interactions au sein du microenvironnement cellulaire constitué d'autres cellules et de la matrice extracellulaire. Étant donné que les récepteurs d'adhésion cellulaire sont connectés aux voies de transduction du signal, ces interactions cellule-cellule et cellule-matrice modulent le phénotype, la survie, la différenciation et la migration des cellules.

En conséquence, les altérations de l'adhésion cellulaire contribuent directement à la tumorigenèse et aux métastases. Dans une tumeur en développement, il y a une perte générale des adhérences cellulaires stabilisatrices entre les cellules leur permettant d'acquérir le phénotype migratoire requis pour l'invasivité et la métastase. Au contraire, la capacité invasive des cellules tumorales métastatiques dépend d'une adhésion cellulaire efficace lors du transit dans la circulation, de la colonisation d'organes distants et des interactions avec la matrice extracellulaire au niveau des sites métastatiques secondaires.

La dissémination métastatique des cellules tumorales est la principale cause de décès chez les patients cancéreux. Ainsi, la compréhension des mécanismes d'adhésion cellulaire dans le cancer permettra de concevoir de nouvelles thérapies ciblées. Enfin, l'adhésion cellulaire joue un rôle majeur dans la réponse immunitaire au cancer et pourrait être modulée pour améliorer l'immunothérapie anticancéreuse.

Au cours de la tumorigenèse et de la métastase, plusieurs familles de molécules d'adhésion, notamment : les cadhérines, les intégrines, les molécules d'adhésion jonctionnelle et les sélectines ont été étudiées. La compréhension actuelle des mécanismes d'adhésion cellulaire dans le cancer décrit les fonctions physiopathologiques connues associées à la progression tumorale, l'angiogenèse et la modulation des réponses immunitaires.

Dans les tumeurs solides, provenant principalement des tissus épithéliaux, la perte de polarité cellulaire est un changement profond associé à une transformation maligne entraînant une présence ubiquitaire de molécules d'adhésion. Les changements dans l'expression des récepteurs d'adhésion cellulaire et de leurs partenaires de liaison (ligands) définissent à la fois la progression maligne et les interactions au sein du microenvironnement tumoral.

Jonctions adhérentes dans le développement

L'adhésion cellulaire, médiée par les jonctions adhérentes, est essentielle au bon développement embryonnaire. Des changements dynamiques dans l'adhésion cellulaire permettent aux cellules stationnaires de devenir migratrices et de réguler la morphogenèse de la manière spatio-temporelle appropriée.

Un type de cellule qui caractérise cela est la crête neurale, qui existe initialement sous la forme d'une population de cellules immobiles maintenues ensemble par des jonctions adhérentes, mais démantèle et remodèle plus tard ces jonctions pour devenir migratrices et finalement former de nombreux types cellulaires aux fonctions diverses.

En tant que telle, la modulation des jonctions adhérentes est essentielle tout au long de l'ontogénie des cellules de la crête neurale pour une structuration efficace de l'embryon de vertébré.

Commentaires sur l'image d'adhésion

Les modifications de l'adhésion cellulaire conduisent à des cellules tumorales métastatiques lors de la transformation d'un épithélium normal en un épithélium malin.

(A) L'épithélium normal est constitué de cellules épithéliales polarisées qui sont liées entre elles par des adhérences E-cadhérine. L'épithélium est organisé sur la membrane basale (BM) constituée de diverses protéines de la matrice extracellulaire (par exemple, collagène de type IV, glycosaminoglycanes, laminine et petites protéines adaptatrices). Sur un site basolatéral de l'épithélium, les intégrines facilitent l'interaction avec la membrane basale. Sur le site apical, les cellules épithéliales produisent du mucus composé de mucines, protéines contenant une grande quantité d'O-glycanes. Ce mucus glycosylé crée une barrière mécanique entre les cellules épithéliales et la lumière d'un tissu.

(B) Épithélium malin. Le changement profond au cours de la malignité est associé à: une perte de polarité cellulaire, une perte des adhérences épithéliales médiées par la E-cadhérine; augmentation de la production de mucus portant des structures glycanes altérées, dégradation de la membrane basale; et augmentation de la migration et du caractère invasif des cellules malignes. Les cellules tumorales malignes avec des préférences d'adhésion cellulaire altérées peuvent envahir les vaisseaux sanguins et ainsi accéder à d'autres organes d'un organisme.

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